Transcript 4. 터널발파

2010. 12. 8.
차
1.목서 론
1. 발파일반
1. 터널굴착용 폭약류
구 분
다이나마이트류
에 멀 젼 류
고성능
일반
벌크
6,000
5,700~5,900
5,500
정밀폭약
제품
개요
폭속
(m/sec)
특 징
제
품
명
6,100~6,700
•극경암~경암
•후가스 발생
•극경암~경암
•다이나마이트 대체
•경암~보통암
•안정성 및 경제성
•장전차량이용
•안정성 및 경제성
4,200~4,400
•조절발파 전용
•설계굴착선 적용
한
화
메가마이트
메가맥스
뉴마이트플러스
하이맥스
화이넥스
고
려
-
슈퍼에멀젼
뉴에뮬라이트
NE1000
카이넥스
1. 발파일반
2. 터널굴착용 뇌관류
구
분
전기뇌관
비전기뇌관
전자뇌관
제품개요
경 제 성
• 보통(100%)
• 전기식에 비해 고가(180%)
• 전기식에 비해 고가(2,000%)
전류,낙뢰
민감
안전
안전
결선확인
• 도통시험기, 저항측정기
• 육안에 의한 결선확인
• 결선 테스터기
한화
하이데토
하이넬
별도수입
고려
NPED코넬
NPED노넬
전자뇌관
제
품
명
1. 발파일반
3. 뇌관의 구조에 따른 분류
구
분
전기뇌관
비전기뇌관
전자뇌관
제품개요
 순발뇌관 : 지연요소가 없이 점화옥의 발화나 접촉에 의해 즉시 폭발 (0ms)
 지발뇌관 : 지연요소의 길이에 따라 시차가 발생하면서 폭발
MS뇌관 : 1/100초 단위로 분할하여 시차를 발생 (20ms 단위)
LP 뇌관 : 1/10초 단위로 분할하여 시차를 발생 (100ms 단위)
 지발당장약량 : 순발이나 지발뇌관을 이용하여 장약할 경우, 같은 번호의 뇌관에 결합되는 장
약량의 합
1. 발파일반
4. 결합방법에 따른 사용단수
구
분
사용단수
(한화기준)
조합방법
전기뇌관
•
•
•
•
MS 시리즈 : 20 단차
LP 시리즈 : 25 단차
MS+LP 최대 조합 39단차
다단식발파기 사용시
300단차 이상
비전기뇌관
•
•
•
•
MS 시리즈 : 20 단차
LP 시리즈 : 25 단차
Bunch connecter : 5 단차
MS+LP+Bunch 조합시
300단차 이상
전자뇌관
• 프로그램 Unit를 사용하여
1ms 이상의 초시를 설정
가능
1. 발파일반
5. 전기뇌관 사용시의 문제점 및 대책
 전기적인 위험성이 있는 정전기와 누설전류에 취약
 낙뢰 발생시 오발 가능
 대책 : 누설전류측정, 낙뢰발생 경보기, 비전기뇌관 등
누설전류측정기
낙뢰발생 경보장치
• 뇌관 발화 최소전류 : 0.3 ~ 0.4 A
• 누설전류검지기에 의한 일상 확인
• 뇌관 폭발 최소Energy : 3 ~ 4 mJ
• 낙뢰발생 경보장치 현장내 비치
비전기 뇌관
• 전기적 영향에 안전
1. 발파일반
6. 화약류 적용의 문제점 및 대책
 화약류 규격의 상이 : 한화, 고려화약의 화약류 상이 (터널용 기준)
구
분
규
한
격
화
고
려
에멀젼계
(카트리지기준)
Ø25 x 250mm x 125g
Ø25 x 200mm x 100g
Ø32 x 295mm x 250g
Ø32 x 200mm x 160g
정밀폭약
Ø17 x 500mm x 100g
Ø17 x 500mm x 125g
• MS : 20 단차 (0,1,2---19)
• LP : 25 단차 (1,2,3---25)
• MS : 20 단차 (0,2,3---20)
• LP : 19 단차 (2,3,4---20)
뇌
관
 발파설계상 동일규격으로 설계 불가 – 대부분 한화기준으로 설계
 발파패턴도 Note에 감독관의 확인에 따라 동등 이상의 화약류를 쓸 수 있다고 수록됨
 대책
• 설계도상의 화약류를 적용하는 것이 무난
• 변경시는 제조사의 화약류 규격을 고려하여 동등이상의 화약류를 적용
2. 발파환경 영향
1. 용어정리
 허 용 치 : 발파시 발파지점에서 일정거리에 이격되어 있는 보안물건이나 인체의 영향에 대해
안전율을 부여한 것.
 보안물건 : 총포도검화약류단속법상 화약류 폭발과 관련하여 1～4종까지 구분하여 지정해 놓
은 물건들을 말한다. 토목분야에서는 구조물이나 인체에 관련된 사항으로 한정됨.
 진동속도 : cm/sec(kine), mm/sec , 구조물 피해 표시 기준
 진동레벨 : dB(V) , 인체에 대한 가속도레벨에 수직감각을 주파수에 의한 감각보정회로를 통해
보정한 진동치
 소음레벨 : dB(A) , 음압레벨을 주파수 1,000Hz기준으로 청감보정회로를 통해 보정한 소음치
 음압레벨 : dB(L) , 음압의 크기 level을 표시한 것
2. 발파환경 영향
2. 발파진동 규제기준
 구조물 관련
터널표준시방서
구 분
진동치
2009.
철근 콘크리트,철근
문화재등
조적식(벽돌,석재등) 지하기초와 콘크리트 철근콘크리트 골조
진동예민
벽체와 목재로된 천
슬래브를 갖는 조적
및 슬래브를 갖는 중
구조물
장을 가진 구조물
식건물
소형 건축물
0.3 cm/sec
1.0 cm/sec
2.0 cm/sec
3.0 cm/sec
골조 및 슬래브를 갖
는 고층아파트 이상
의 대형건물
5.0 cm/sec
서울시 지하철
구 분
문화재 등
진동치
0.2 cm/sec
결함 또는 균열이
균열이 있고 결함이
회벽이 없는 공업용
있는 건물
없는 건물
콘크리트 구조물
0.5 cm/sec
1.0 cm/sec
1.0~4.0 cm/sec
2. 발파환경 영향
2. 발파진동 규제기준
 지중 매설물 관련
구
분
철재관로,
주철관로
콘크리트구조물
PVC
적용사항
허용진동치
(cm/sec)
상하수도
4.0
비
고
• 한국가스공사 적용규제기준
가스관
오우수관로,
지중구조물
통신 및 전력선
1.0
2.54
• 피해발생기준 200g의 안전성 적용
4.0
• 휨인성으로 인해 진동영향 약함
2. 발파환경 영향
2. 발파진동 규제기준
 인체 및 가축 관련
생활진동 기준(소음진동규제법 [단위:Leq.dB(V)]
시간별
대상지역
주간(06:00∼22:00)
야간(22:00∼06:00)
65이하
60이하
70이하
65이하
주거지역, 녹지지역, 준도시지역 중 취락지구 및
운동･휴양지구, 자연환경보전지역, 기타 지역안에
소재한 학교‧병원‧공공도서관
기타지역
∙주. 발파진동의 경우 주간에만 규제기준치에 +10dB(V)을 보정한다.
2. 발파환경 영향
3. 발파소음 규제기준
대상지역
주거지역, 녹지지역, 관리지역 중 취
락지구 및 관광ㆍ휴양개발진흥지구,
자연환경보전지역, 그 밖의 지역 안
에 소재한 학교ㆍ병원ㆍ공공도서관
생활소음 기준(소음진동규제법 [단위:Leq.dB(A)]
시간별
조석
(05:00-08:00,
18:00-22:00)
주간
(08:00-18:00)
심야
(22:00-05:00)
공장ㆍ사업장
50이하
55이하
45이하
공사장
60이하
65이하
50이하
공장ㆍ사업장
60이하
65이하
55이하
공사장
65이하
70이하
50이하
소음원
그 밖의 지역
∙주. 발파소음의 경우 주간에만 규제기준치에 +10dB(A)을 보정한다.
2. 발파환경 영향
4. 발파진동 관련 논쟁
 발파진동 단위 이원화 : 진동레벨 dB(V)와 진동속도 cm/sec(kine)
• 국토해양부(시공사), 경찰청 : cm/sec (구조물 기준)
• 환경부 : dB(V) (구조물, 인체나 가축)
• 중앙환경분쟁조정위원회 : cm/sec (구조물), dB(V) (인체나 가축)
 진동레벨과 속도 변환식
• dB(V)=20logV+71 (V가 mm/sec일때) : 에지마식, 환경부권고식
 논쟁
• 각 기관별 적용상이로 판정의 어려움
• 발파진동에서 에지마식의 상관성이 낮아 적용 곤란 (허용치 65dB(V)=0.05 cm/sec)
 대책
• 인체나 가축에 대해서는 진동레벨(dB(V)) 적용 및 진동레벨측정기로 계측
• 구조물에 대해서는 진동속도(cm/sec) 적용 및 진동속도측정기로 계측
• 진동속도와 진동레벨에 대한 상관관계 현실화 연구를 위한 실험 지속
2. 발파환경 영향
5. 발파소음 관련 논쟁
 발파소음치 산정식
• dB(A)=측정소음치(최대값)+10logN : 소음진동환경오염공정시험기준(2008,환경부)
 논쟁
• 발파횟수 보정 추가(+10logN) - 환경부의 과도하고 엄격한 기준적용으로 도심지 토공
발파 곤란
• 측정치 적용시 발파소음만 최대치 적용 - 다른소음(생활, 철도, 항공 등)은 등가소음도
또는 측정치 상위10개의 산술평균으로 측정치 적용
• 발파소음만 완화보정값이 없음 - 철도(-32.6)나 항공기(-27)는 완화보정값이 있음
 대책
• 측정치 상위 10개의 산술평균 방식으로 완화 요구
• 철도나 항공기의 경우처럼 완화보정값을 적용 요구
• 최근정보 : 65dB(A) 이상값만 N 횟수에 포함하기로 협의중
2. 발파환경 영향
6. 시공중 발파관련 민원
 시공중 발파민원 처리 : 중앙환경분쟁조정 위원회 (3가지 근거)
 진동으로 인한 건축물 피해평가에 관한 연구(2002.4)
• 건축물의 진동피해 및 인과관계 규정
• 진동기여도 산정방식으로 진동허용치 산정 및 배상액 산정
진동기여도=
(cm/sec)
작용진동수준
(15-건축물상태평가)+작용진동수준
 공사장 환경분쟁사건 소음.진동도 산출방법 개선연구 (2007.11)
• 진동속도와 진동레벨의 환산관계식 제안 : VL(dB(V))=13.54logV+72.33
 환경분쟁 피해배상액 산정기준 조정보완시행 (2008.1)
• 인체 및 가축의 정신적 피해기준 규정
- 인체 : 발파소음 ; 75dB(A), 발파진동 ; 75dB(V),
- 가축 : 발파소음 ; 60dB(A), 발파진동 ; 57dB(V)≒0.02kine
2. 발파환경 영향
6. 시공중 발파관련 민원
 중앙환경분쟁조정 위원회 분쟁조정 사례 (최근)
 용인전철공사장 소음진동으로 인한 건물 피해 (2010.8)
• 진동피해 개연성 판단기준 1.5cm/sec이내로 기각 (진동기여도산정방식 적용)
 종로구건물공사장 소음진동먼지로 인한 정신적 피해 (2009.7)
• 진동피해 인정수준 0.56cm/sec이상으로 배상 (진동기여도산정방식 적용)
• 소음허용기준 75dB(A)이상으로 배상
 용인도로공사장 건물 및 정신적 피해 (2009.6)
• 정신적피해 : 소음 인정기준 80dB(A)이내, 진동인정기준 75dB(V)이내로 기각
• 건물피해 : 진동 인과관계 인정수준 0.21cm/sec초과 배상 (진동기여도산정방식 적용)
 순천도로공사장 소음진동먼지 피해 (2009.6)
• 정신적피해 : 소음 인정기준 80dB(A)이상, 진동인정기준 75dB(V)이내로 배상
• 건물피해 : 진동 건물피해 인정기준 0.3cm/sec이내로 기각 (진동기여도산정방식 적용)
3. 발파 설계 과정
1. 현장 시험발파
 현지 시험발파를 통한 진동 특성치 산정
진동계측
시추공
시험발파
터널실규모
시험발파
• 시험발파를 통한 진동계측
누두공
시험발파
데이터 확보
• 현지지반 발파특성치
K, n 값 산정
3. 발파 설계 과정
2. 결과분석
 회귀분석을 통한 발파진동추정식 산정
자승근 환산거리에 의한 결과
구
분
신뢰도
삼승근 환산거리에 의한 결과
발파진동 추정식
자승근 환산거리
95%
V=K
(
삼승근 환산거리
95%
V=K
(
D
W1/2
D
W1/3
)
n
)
n
K
n
131.01
1.53
250.33
1.71
3. 발파 설계 과정
3. 발파진동 영향권 분석
 보안물건에 대한 영향여부 분석
 이격거리별 지발당장약량 산정
 적용 발파패턴의 지발당장약량에 대한 허용치별 안전거리 검토
평
면
단
면
3. 발파 설계 과정
4. 구간별 발파패턴 선정
 진동제어 공법 적용
 보안물건별 허용진동치 초과 구간에 대해 진동제어 공법 검토 적용
 전구간 발파패턴 결정 및 도면작성
대구경심발공법(PLHBM) 적용
라인드릴링 공법 적용
심발공 4 Cylinder-cut 적용
3. 발파 설계 과정
5. 시공중 - 발파설계 적정성 검토 분석
 시공시 현장내 시험발파
∙ 시험발파를 통한 진동계측 데이터 확보
토 공
시험발파
∙ 현지지반 발파특성치 K, n 값 산정
∙ 발파진동 추정식 산정 비교
터 널
시험발파
설계 적정성 확인
민원대비
4. 터널발파
1. 터널 각 부분 명칭
4. 터널발파
2. 동심원 기폭 system
 1차로 심발부를 기폭하고 점차 외곽으로 확대하면서 발파
 심발부 : 1자유면 발파, 기 타 : 2자유면 발파
4. 터널발파
3. 심발공법의 종류
 대표 심발공법
구
분
경사공 심발공법
평행공 심발공법
V-cut
Cylinder-cut
공 법
개요도
공
특
법
징
•막장면의 자유면 형성 위해 먼저 V-hole
을 집중장약 발파하여 자유면을 형성
•무장약공을 자유면으로 이용하는 공법으로
인접 수평장약공을 발파하여 자유면을 형성
4. 터널발파
3. 심발공법의 종류
 변형 및 복합 심발공법 (특허공법)
구
분
경사공
평행공
복
합
HTB-cut
대구경심발
(PLHBM)
Supex-cut
COPA-cut
SAV-cut
•Baby V-Hole을 먼
저 발파하고 다음열
V의 중간을 발파면
적확대
•진동저감을 목적으
로 2자유면 효과를
위 해
대 구 경
(Ø362mm) 의 무 장
약공을 선행 천공하
여 자유면 형성
•막 장 면 의 자 유 면
형성 위해 V-cut을
먼저 발파하고 잔류
부분을 수평공으로
추가 발파하여 자유
면 형성
•중앙수평공을 먼저
기폭 인장파괴후 경
사공 발파하여 압축
및 전단파괴
•중앙 수평공의 장
약부를 먼저 기폭하
여 암반을 약화시킨
후 양쪽의 경사 장
약공을 기폭하여 자
유면 형성
굴진효율 증대
진동제어
굴진효율 증대
-
굴진효율 증대
공 법
개요도
공 법
특 징
목
적
4. 터널발파
4. 심발부의 진동속도 영향
 1자유면 발파형태인 심발부에서 최대로 발생
 이후, 2자유면이 형성되면서 확대공, 측벽부, 천단부, 바닥공 순으로 폭발이 일어나지만
진동은 급격히 줄어듬
 터널 발파관리
• 심발공법을 이해하고, 천공간격, 장약량 등을 관리
4. 터널발파
5. 조절발파 공법
 터널이나 사면에서 벽면의 암반 손상을 최소화 하는 발파공법
 암반내로의 균열발생을 최소화 하여 미려한 벽면을 형성하는 것이 목적
 터널 : Smooth Blasting, Line Drilling, S.B+L.D
사면 : Pre-splitting, Cusion Blasting
구
분
공
법
Smooth Blasting
Line Drilling
S.B+L.D
개요도
∙공간격 :
600-650mm
공
법
특
징 ∙장약 :
Ø17mm정밀폭약
∙공간격 :
200-300mm
∙장약 :
무장약
∙격간설치
4. 터널발파
6. 여굴관리
 여굴발생 원인
구
분
굴진장
천공기능
발생원인
• 굴진장이 증가하면 장비의 천공각도에 의해
여굴이 증대 (Look-out)
• Jumbo Drill 조종원과 막장과의 이격거리 존재
• 천공 위치에 따른 과도한 상향천공 발생
• 외곽공 공간거리 선형편차 발생
외 곽 공 • 외곽공 천공각도 관리 부적정
• 외곽공 및 전열공 과장약
불연속면 • 암반자체의 절리 특성에 의한 암편 탈락
기
타 • 숙련도 부족
천공장비 조작하는
천공기사 숙련도
관건
4. 터널발파
6. 여굴관리
 여굴 대책
 Look-out 발생의 이해
 천공기사의 지속적인 교육관리를 통해 외곽공 Look-out 발생 최소화
 외곽공 천공간격의 균질화
천공편향(Look out) 개요도
여굴량
20cm
25cm
1.0m
7ﾟ
8ﾟ
2.0m
6ﾟ
7ﾟ
3.0m
4ﾟ
5ﾟ
4.0m
3ﾟ
4ﾟ
5.0m
2ﾟ
3ﾟ
천공장
4. 터널발파
7. 수직구 발파
 지하철 건설시 가장 많이 작업구로 이용
 소음 및 진동에 따른 민원 발생 최대 개소로 소음 및 진동을 최소화 할 수 있는 공법 필요
 심발 발파패턴
구
분
공
법
대구경 천공
V-cut
Fan-cut
개요도
공
법 ∙T-4장비이용 대구경
특
징 선천공 자유면 확보
∙경사공 천공 심빼기로
자유면 확보
∙대칭공 자유면 이용
심빼기 자유면 확보
 도심지 발파진동 최소화를 위해 T-4장비를 이용하는 대구경 천공 선호
4. 터널발파
7. 수직구 발파
 진동제어 심발 대구경 천공시 주의사항
 천공은 작업상황에 따라 가시설 설치를 위한
천공작업(T-4)시 동시에 선시공
 천공완료후 공내는 스티로폼 과 같은 경량의
재료로 채워놓음.
– 발파시 버력 공채움 방지
 암반층이 깊은 경우는 토사부분의 토공작업후
암반층 노출시 천공도 가능
4. 터널발파
7. 수직구 발파
 소음 및 비산방지를 위한 조치
 뇌관은 전기뇌관 이용
- Bunch connecter 사용시
공중발파 소음 발생
 상단부 덮개시공
 부직포 늘어뜨림- 특허
 작업구 최소화 및 덮개설치
 발파면 매트설치
4. 터널발파
8. 계측관리
 토공발파중 인접건물 민원발생시
 터널발파중 기존구조물 근접통과시
계측기 설치
• 자동화 진동계측에 의한 실시간
데이터 확보 및 대책수립
• 민원대비 가능
자동화 계측
4. 터널발파
9. 발파 대체 공법
 무진동 공법
GNR 공법
H.R.S 공법
Super wedge 공법
팽창성파쇄제 공법
할암
(2차파쇄)
할암
(2차파쇄)
할암
(2차파쇄)
팽창
(2차파쇄)
4. 터널발파
9. 발파 대체 공법
 미진동 공법
미진동파쇄기
발파팽창
(2차파쇄)
플라즈마 파암공법
전력충격
금속화합물 팽창
파암
(비발파)
파암
(비발파)
감사합니다.
경기도 안양시 동안구 관양동 창덕에버빌
410호
T : 031-425-7368
M : 017-221-7368
과학기술부
등록 제 10 - 20 - 060호
대표
지질및지반기술사
화약류관리기술사
김
신